Струйные принтеры

Струйные принтеры

 

Струйный принтер — один из видов принтеров. Обладает малой скоростью печати по сравнению с лазерными, но отличается высоким качеством печати полутоновых изображений.

Печатающие  головки: одноразовая, с чернильным картриджем, встроенная

СП, обычно, делится на следующие подсистемы:

• Несущая система
• Блок питания
• Система подачи бумаги
• Печатающая головка с механикой для позиционирования
• Чернильный картридж
• Система очистки от чернил сопла печатающей головки
• Система управления

Самый быстрый струйный принтер на мировом рынке (состоянием на конец 2011 года) — Lomond EvoJet Office — способен печатать до 60 страниц формата А4/Legal в минуту.

Струйная печать по способу нанесения изображения разделяется на непрерывную и импульсную, а импульсная струйная печать, в свою очередь, — на пузырьковую, пьезоэлектрическую и печать с твердыми чернилами. 

 

 

Струйные принтеры относятся к  безударным печатающим устройствам, то есть таким, у которых носитель печатаемой информации не касается бумаги. Струйные чернильные принтеры (Ink Jet) относятся, как правило, к классу последовательных матричных безударных печатающих устройств, которые, в свою очередь, подразделяются на устройства непрерывного (continuous drop, continuous jet) и дискретного (drop-on-demand – по требованию) действия. Последние в своей работе опять же могут использовать либо термическую <пузырьковую> технологию (bubble-jet, или thermal ink-jet), либо пьезоэффект (piezo ink-jet). У чернильных устройств, как, впрочем, и у ударных матричных принтеров, печатающая головка движется относительно неподвижной бумаги. Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют <ударным> иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров обычно варьируется от 12 до 256. Поскольку размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы (тоньше человеческого волоса), а количество сопел может быть больше, то получаемое изображение должно быть в этом случае четче (если чернила не расплываются на бумаге). Максимальная разрешающая способность массовых моделей достигает значения 1440 точек на дюйм.

Основными параметрами струйных принтеров  являются технология печати, разрешение, количество цветов, стоимость эксплуатации и некоторые другие.

Разрешение

Если Epson непрерывно повышает их разрешение, которое в настоящее время составляет 1440 x 720 dpi в большинстве моделей, то Hewlett-Packard повышает качество печати своих принтеров за счет уменьшения объема капель чернил, управления диаметром капли и печати в несколько слоев, в то время как разрешение принтеров уже несколько лет не повышается и составляет 600 x 600 dpi для черно-белой и 300 x 300 dpi для цветной печати. Необходимо отметить, что другие компании, использующие пузырьковую технологию печати, такие как Lexmark и Canon, достигли на сегодняшний день разрешения 1200 x 1200 dpi.

Количество цветов

В черно-белых  принтерах, которые уже практически  не выпускаются, печатная головка была одна (примеры: Epson Stylus 200 и 1000, HP DeskJet 520).

В так называемых трехцветных принтерах, можно установить только один картридж либо с черными  чернилами, либо с тремя чернилами CMY (Cyan, Magenta, Yellow - голубой, малиновый, желтый). Черный цвет при использовании такого картриджа получается смешением этих цветов и в реальности выглядит грязно-коричневым. Такие принтеры пригодны для эпизодической печати простейшей иллюстративной графики (примеры: HP DeskJet 400 и 600C, Lexmark 1020).

В четырехцветных принтерах реализуется модель печати CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black) и применяются либо четыре отдельных картриджа, либо два: черный и цветной. Большинство современных струйных принтеров именно четырехцветные. Сегодня наиболее качественная печать цветных растровых изображений получается при использовании не четырех, а шести цветов. Шестицветные модели струйных принтеров есть в арсенале всех ведущих производителей этих устройств.

Стоимость эксплуатации

Для заправки лучше  применять расходные материалы  известных производителей (BASF, Fullmark), предназначенные именно для этой модели картриджа. В случае неправильной заправки картридж может протечь внутрь принтера и привести к замыканию и выходу принтера из строя. Заправлять картридж стоит не позднее суток с момента его исчерпания, иначе остатки чернил в соплах засыхают, и картридж выходит из строя. При перезаправке себестоимость черно-белой печати снижается в 3-5 раз при небольшом ухудшении качества печати (чернила для заправки обычно обладают худшей водостойкостью, чем оригинальные). Без серьезного ухудшения качества печати картридж способен выдержать 2-3 перезаправки. Цветные картриджи заправлять не имеет смысла из-за обычно невысоких объемов цветной печати, существенно худшего качества чернил и более высокой цены заправочного комплекта.

Различные модели принтеров обладают разным временем непрерывной эксплуатации. Для недорогих  принтеров он обычно не превышает 1000 страниц в месяц, для сетевых  принтеров этот показатель превышает  десятки тысяч страниц. Печать большего количества листов приводит к преждевременному износу принтера и выходу его из строя.

 

Термический, или пузырьковый, метод.

Термический (также называемый BubbleJet, разработчик — компания Canon, принцип был разработан в конце 1970-х годов) — В сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки, которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель.

Пьезоэлектрический метод.

Пьезоэлектрический — над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. В некоторых головках технология позволяет изменять размер капли.

Чернила

а) обычные чернила на водной основе; б) пигментные чернила

Пигментные чернила

Пигментные чернила быстро сохнут, поэтому они идеально подойдут для  печати документов. Отличительной чертой данных чернил является их закрепление  на поверхности бумаги. Можно сказать, что на поверхности бумаги создается  пигментный слой в виде изображения  или текста. Такие чернила менее  восприимчивы к попаданию воды и  к другим внешним факторам.

Недостатки пигментных чернил: Чернила на пигментной основе плохо смешиваются между собой, поэтому отпечатки фотографий получаются блеклыми и не естественными. То что пигментные чернила быстро высыхают, является как плюсом, так и минусом. Они не только быстро засыхают на поверхности бумаги, но и быстро засоряют сопла при попадании воздуха в печатающую головку.

Водные чернила

Водные чернила окрашивают бумагу за счет проникновения во внутренние волокна, благодаря этому достигается  наилучшая цветопередача. Чернила  отлично смешиваются между собой, поэтому во время печати можно  получить максимально насыщенные отпечатки. Также стоит отметить, что чернила  на водной основе практические не засоряют сопла, а столкнувшись с этой проблемой  сопла легко промываются при помощи специальных чистящих картриджей или промывочных жидкостей.  Недостатки водных чернил: Дольше сохнут, поэтому до отпечатков нельзя прикасаться некоторое время, в противном случае есть вероятность размытия. Чувствительны к попаданию воды, это также приводит к размытию текста или изображения, поэтому нужно всячески избегать попадания воды.

Твердые чернила. Для получения высококачественных цветных изображений используется технология печати твердыми чернилами (со сменой фаз). В нерабочем состоянии такие чернила представляют собой цветные восковые палочки, закладываемые в печатающую головку. Во время работы нагреватели расплавляют воск, и чернила, перейдя в жидкое состояние, стекают в резервуары с подогревом, в котором и пребывают в ожидании своей очереди. При попадании на носитель такие чернила мгновенно переходят в твердую фазу, не впитываясь в бумагу и не смешиваясь друг с другом. Получаемое таким образом изображение имеет один недочет - капельки, застывая, делают его шершавым, поэтому для кондиции лист носителя прокатывают через валики, расплющивающие шероховатости твердых чернил и придающие изображению приятный глянцевый вид.

Недостатки такого процесса - это высокая стоимость отпечатка и длительное время разогрева устройства, а также недостаточная устойчивость получаемых отпечатков к истиранию (царапинам). Подобная технология реализована в принтерах фирм Tektronix и DataProducts.

 

 

 

 

 

 

 

Струйная печать с твердыми чернилами (со сменой фаз)

Система непрерывной  подачи чернил

Epson, Canon, HP, Brother и Lexmark – им принадлежит 97% рынка струйных принтеров. Устройство и принцип работы СНПЧ не представляет собой ничего сложного и практически не отличается от оригинального устройства: за пределами принтера устанавливаются большие резервуары, чернила из которых по тонкому силиконовому шлейфу подаются к печатным головкам. В объеме резервуаров – можно дольше печатать, не волнуясь о том, что что-то пора менять. Объемы всегда на виду и пополнить любой из цветов можно независимо от других.

Оригинальные картриджи 
Плюсы: 
— То качество печати, которое «проектировал» производитель; 
— Возможность гарантийного обслуживания 
Минусы: 
— Высокая стоимость; 
— Маленький объем емкостей для чернил; 
— Необходимость прерывать печать при замене картриджа; 
— Если картридж цельный, то его придется менять полностью, даже если закончился только один цвет. 
СНПЧ – Системы непрерывной подачи чернил 
Плюсы: 
— Возможность пополнять объем чернил в соответствии с их реальным расходом; 
— Качество печати аналогичное оригинальному; 
— Низкая стоимость системы и расходников; 
— Большой объем емкостей для чернил; 
— Возможность непрерывной печати. 
Минусы: 
— Страшный внешний вид, сложность транспортировки принтера при установленной СНПЧ; 
— Есть шанс лишиться гарантийного обслуживания. 
 
Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:

Непрерывная подача — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя. В технической реализации такой печатающей головки в сопло под давлением подаётся краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микрокапель, которым дополнительно сообщается электрический заряд. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, на котором формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дефлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем.  
Первый струйный принтер, изготовленный с использованием данного способа подачи красителя, выпустила Siemens в 1951 году.

Непрерывная струйная печать

Подача по требованию — подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах.

Классификация

По типу печатаемого  материала:

• Рулонный — оснащаются системами подмотки и смотки рулонного материала, предназначены для печати на самоклейке, бумаге, холсте, банерной ткани
• Листовой твёрдый — для печати на ПВХ, полистироле, пенокартоне. Лист материала фиксируется на станине при помощи вакуумного прижима или струбцинами. Каретка(оборудованная приводом движения по оси Х) закреплена на портале, который вместе с кареткой движется над материалом (по оси Y).
• Сувенирный — перемещение заготовки относительно головы, по оси Y, обеспечивается сервоприводом подвижного стола, кроме этого стол оснащается механизмом регулировки расстояния между заготовкой и кареткой(для печати на заготовках разной высоты). Применяются для печати на дисках, телефонах, для маркировки деталей.
• Листовой гибкий — для печати на бумаге и плёнке стандартных форматов (A3, A4 и т. п.). Оснащаются механизмом захвата и подмотки листового материала.

Кроме этого существуют струйные принтеры для 3D-печати объёмных форм.

По типу используемых чернил:

• Водные на основе водорастворимого красителя. Используются в абсолютном большинстве бытовых и офисных струйных принтеров и в некоторых интерьерных широкоформатных принтерах. Главный недостаток — слабая светостойкость, то есть быстрое выгорание на солнце.
• Cольвентные чернила. Сольвентные чернила применяются в широкоформатной и интерьерной печати. Характеризуются очень высокой стойкостью к воздействию воды и атмосферных осадков. Характеризуются вязкостью сольвента, зернистостью и используемой фракцией пигментного красителя.
• Спиртовые — широкого применения не получили, так как головы, печатающие спиртовыми чернилами очень быстро высыхают.
• Масляные — используются в системах промышленной маркировки и для тестирования печатающих головок.
• Пигментные — используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фотопечати.
• УФ-отверждаемые чернила — применяются как экологичная замена сольвентным чернилам и для печати на жёстких материалах.
• Термотрансферные чернила — отличительная особенность термотрансферных чернил — возможность, при помощи термопресса, перенести отпечатанное изображение с подложки на изделие. Используются для нанесения логотипов на одежду.